关于氢能航空动力发展的认识与思考

近年来,在全球碳减排目标的驱动下,各国对发展氢能航空的热情空前高涨,在氢能飞机和氢能动力领域加速布局研究计划。通过研究国内外氢能飞机及动力发展历程和研究进展,发现人类对氢的认知始于其燃烧特性,认为氢能航空发展兴于“双碳”目标,指出燃氢涡轮发动机是航空业实现减碳目标的关键,分析了燃氢涡轮发动机和氢燃料飞机的性能优势,研判出氢能航空及动力发展难在全产业链重构和全链条颠覆创新,提出了创新氢能航空发展机制、加快发展燃氢涡轮发动机、健全氢能航空产业链条、实现全链条颠覆性创新和加强氢能航空基础建设等五方面的发展措施建议。     

氢燃料的特性与应用前景

本文论述了氢作为动力燃料的特性,介绍了氢能利用技术方面的概况。讨论了由烃燃料向氢燃料过渡的几种方式,目前氢燃料存在的问题以及氢能的应用前景。     

全球通用航空产业显强劲韧性

<正>2023年,全球通用航空业产业虽然面临劳动力短缺、供应链问题、全球监管机构的不确定性等诸多挑战,但全行业飞机交付量首次超过4000架,市场表现强劲。过去一年,作为民航业的创新孵化器,通用航空行业专注新机型的研发和新技术的应用,围绕加快氢能应用、电动飞机、可持续燃料等前沿领域开展探索。通用航空器（包括公务机和直升机）已经开始使用可持续航空燃料（SAF）进行演示飞行;仍在研发阶段的电动垂直起降航空器（eVTOL）已经成为最热门的城市交通解决方案之一,全球主要的飞机制造商都已在电推进飞行器领域布局并持续推动;电推进、氢能推进的研究项目研发热情持续,新动力技术驱动前沿飞行器研发取得进展。     

航空燃气涡轮发动机氢燃料研究历史和低污染燃烧技术发展

氢燃料的应用对航空燃气涡轮发动机技术的发展具有重要的意义.根据国外对氢燃料在航空燃气涡轮发动机领域的应用研究,对相关研究历程进行了回顾,并对氢燃料低污染燃烧技术进行了分析.结果表明氢燃料在航空燃气涡轮发动机领域研究的重点已从早期的以军用为主转为以民用为主;氢燃料低污染燃烧技术的关键在于控制主燃区的贫油燃烧;而微混非预混扩散燃烧技术具有很大的应用潜力.      

航空用燃料电池及混合电推进系统发展综述

随着世界范围内碳减排需求的日益增长及长航时飞机的发展需要,高效率的燃料电池航空电推进系统逐渐受到重视,氢能航空的理念被人们所熟知。可使用碳氢燃料的高温燃料电池还可与燃气涡轮组成混合动力系统,发电效率进一步提高至70%。本文首先回顾了燃料电池及燃料电池涡轮混合系统在航空能源、动力系统方向应用概况;接着,概述了几种突破现有涡轮发动机技术瓶颈的新概念混合电推进系统,如发电与推进一体化燃料电池涡轮混合动力系统和无涡轮燃料电池混合推进系统;基于此,本文分析了限制燃料电池混合系统实际应用的关键技术难题,主要体现在混合动力系统功重比较低、大分子碳氢燃料重整技术未突破两方面。     

商用飞机新能源动力发展路径分析与展望

围绕全球航空运输业碳减排背景,初步探讨了新能源商用飞机发展路径的问题,以期为我国未来商用飞机低碳化发展提供参考。分析世界航空产业碳减排形势,总结了欧美等商用飞机新能源发展现状与趋势;从可持续航空燃料（SAF）应用、混合动力推进技术、氢动力推进技术三个方向分析了新能源动力发展路径及相关探索工作;针对未来新能源商用飞机产品研究,提出了新能源动力及主要关键技术等需求;总结了商用飞机新能源产品发展方向和重点技术发展方向,提出了系统策划商用飞机减排体系等初步思考。     

替代燃料的研究与应用

航空领域的清洁替代能源包括混和燃料、生物燃料、核能、氢能和电能等。对未来喷气发动机而言,第二代生物燃料的实用性和市场前景看好;对无人机来说,燃料电池取代太阳能电池已成为发展趋势。目前,替代燃料的合作研究趋势开始显现,验证和使用规范性研究明显得到加强,技术升级、产业布局意图愈加明显。     

基于混合生命周期评价的我国绿色航空器碳排放比较研究

为准确核算绿色航空器生命周期二氧化碳排放,并评估其减排效果,构建了将过程分析与投入产出分析相结合的混合生命周期评价模型,用于核算生物质能航空器、电动航空器以及氢能航空器的生命周期碳排放,并与传统航空器进行比较。结果发现,采用风电制氢驱动的航空器在全部绿色航空器中碳排放最低,仅为674.21 g/（t·km）。灰氢驱动的航空器碳排放最高,达到1 724.12 g/（t·km）。这说明燃料来源对航空器的“绿度”至关重要,若以化石能源制氢或发电驱动航空器,尽管运行过程不产生直接排放,但其排放却转移至上游产业链。总体上,绿色航空器减碳效果较好。与传统航空器相比,氢能航空器、生物燃料航空器和电动航空器可分别减少25%,20%和10%的二氧化碳排放。     

航空发动机氨燃料分析及流量需求计算

为了减少航空发动机由于燃烧含碳燃料产生的碳排放，针对含氨燃料作为航空发动机替代燃料的可行性问题，基于 CFM Leap 1-A发动机的性能参数，运用能量守恒转换关系及氨的化学催化分解反应，对含氨航空燃料的成分配比及航空发动机 氨燃料供应系统和流量需求进行计算。结果表明：氨氢混合物比纯氨具有更好的燃烧性能，可使燃料层流火焰速度达到一些传统碳氢 燃料的水平；氨气可以被分解出氢气并完成氨氢混合，成为一种航空发动机新型替代燃料；确定了新燃料中最优的氨氢比为3∶2； 提出了此种新燃料在航空发动机中的应用方式，并依照航空发动机的性能需求确定了使用新燃料情况下的燃料流量；氨分解所需 热量可由少部分氢气的燃烧来提供。在正确配比燃料中氨氢组分、正确分配燃料流量、并设计氨催化分解系统的前提下，能使得 发动机保持与使用传统碳氢燃料类似的燃烧性能和功率水平，并减少碳排放。     

智能化航空飞行控制技术的发展

随着航空器飞行环境的日益复杂,对航空器的任务性能需求也不断提升。为了应对飞行安全压力增大、驾驶员操纵负荷增加等问题,从航空飞行控制所面临的问题着手,对人工智能、航空飞行控制的发展历程和后续发展趋势进行初步的探讨。首先,对国内外人工智能技术以及智能化航空飞行控制技术的发展进行简要介绍及分析;然后,结合技术发展趋势对未来智能化航空飞行控制技术的发展趋势进行初步分析;最后,提出了目前航空飞行控制技术智能化发展的初步思路,为后续该领域技术的发展提供参考。     

可持续航空燃料的发展现状及应用浅议

使用可持续航空燃料（SAF）是目前民航客机降低碳排放的主要手段之一。本文对SAF燃料的发展过程和发展现状进行了叙述,列举了SAF燃料的认证程序、应用现状及经济效益和相关的前沿技术,对SAF燃料的发展进行了整体性的概述。     

中国通用航空租赁发展政策建议研究

通用航空租赁的发展将满足通用航空发展中的融资需求,改善中国通用航空制造业的市场环境,带动通用航空及其关联产业的发展.根据通用航空租赁业务流程,从内、外部原因来分析中国通用航空租赁主要存在的问题.研究提出了促进中国通用航空租赁发展的相关政策建议,从而推进中国通用航空租赁的发展.     

双碳目标下的氨燃料航空动力研究进展及展望

为了获得氨燃料航空动力应用潜力评价,本文综述了氨燃料的绿色制取方法、氨燃料燃烧特性的研究成果以及氨航空发动机设计过程中可能存在的技术问题和相应的解决方案。综合已有研究成果,本文认为氨燃料航空发动机具有非常广阔的应用前景,采用氨氢混合燃烧在未来有望成为氨燃料航空动力系统的优选方案。     

石墨烯高分子复合材料的制备及在航空领域的应用

实现航空器轻量化可有效减少资源浪费,提升经济效益和使用性能。目前,使用复合材料替代传统金属材料是减轻航空器质量最主要的手段,国际市场中一些先进机型的复合材料用量可达50%以上。高分子材料来源广泛,加工性能好、耐蚀性好,质量远低于金属材料,将其作为复合材料基体应用到航空领域可有效减轻航空器质量。石墨烯是目前已知的强度最高的材料之一,具有极好的韧性、导电性,当其作为分散相加入到高分子材料基体后,可有效提升其力学及电学性能。所以,石墨烯高分子航空复合材料被视为传统金属材料的理想替代品,在航空器功能、结构材料领域都有巨大的研究价值。介绍了石墨烯高分子复合材料的原料制备方法、成型技术及其在航空领域应用的研究。     

航空生物燃料发展风险的多层次灰色评价

针对民航业使用航空生物燃料的特点,构建了航空生物燃料产业发展的风险指标体系,并应用灰色理论建立了灰色多层次航空生物燃料发展风险评价模型。随后通过专家系统对指标体系各指标进行评估,结合层次分析法得到各指标权重,建立了分级标准,提出了航空生物燃料的发展风险等级划分方法。评价结果表明,该航空生物燃料风险评价体系及模型较为合理,可应用于相应风险评估。     

液化天然气作为航空燃料的发展趋势及特点分析

为研究液化天然气(LNG)作为航空燃料的可行性,对LNG的特点、发展趋势及作为航空燃料存在的问题进行了分析.采用了横向比较的方法,将LNG与新的航空替代燃料和传统航空燃料进行了比较和计算分析.结果表明:与新的航空替代燃料相比,LNG具有来源广泛、经济性好、发动机适应性强等优点.与传统航空燃料相比,LNG的储量大,可使用100年以上;可燃极限宽、污染物排放低,NOx排放仅为航空煤油的1/4;单位质量能量密度高、成本低,其燃料成本仅为航空汽油的一半,航空煤油的1/3;同时还具有可用于发动机高温部件冷却用的冷能,是一种极富潜力的航空燃料.指出在LNG作为航空燃料方面急需开展动力系统与飞机结构的匹配、燃料相态的有效转化及不同燃料在燃烧室内的反应特性等方面的研究工作.      

中国通用航空发展现状及对策分析

通过对我国通用航空的基本状况、主要特点、政策法规、产业园区等基本状况的分析,并与美国等国家通用航空现状的简单对比,可以看出,我国通用航空已经到了快速发展的重要起步阶段,提出了我国通用航空发展存在的主要问题和发展瓶颈,依据国家关于低空空域管理改革的意见等相关政策,归纳并提出了发展我国通用航空的几个方面措施建议。     

美国空中交通流量管理体系及其对我国流量管理建设的启示（一）

美国空中交通流量管理的一般介绍1.背景近几年,美国每年大约有6300万经由塔台管制指挥的起降航班,19382架商用和209700架通用航空器接送6.33亿旅客,同时还要运送254亿磅的货邮。每天的任何时刻,全美的空中停留着大约4000至6000架仪表飞行规则的航空器,另外还有数千架目视飞行规则的通用航空飞行。根据联邦航空局的预测,到2016年航空市场的需求还要在现有的基础上增长20%。面临如此巨大的挑战,如何能够更加安全、高效、合理地利用空域资源,最大限度地发挥空中交通管理潜能从而满足空域用户不断增长的需求,成为美国联邦航空局空中交通管理部门…     

中美通用航空飞行员发展现状分析

民用航空,通常分为通用航空业务和运输航空业务两类。在我国,发展快速、应用成熟的是运输航空业务,其中运输航空公司进行经营的商业航班和航空邮件已经成为人们日常生活的重要组成部分。通用航空通常是指使用各类航空器,如飞机、直升机、气球或飞艇等,从事公共航空运输以外的民用航空活动。通用航空的业务内容包括作业类、消费类和飞行训练三大块,作     

通用航空器引进及投入运行工作分析

结合通用航空企业实际情况以及通用航空器运行经验,梳理通用航空器引进全阶段工作项目,并分析各阶段实施程序与内容;结合民航规章相关要求,识别出各阶段关键点和具体要求,提出通用航空器引进具体步骤和实施方法,为通用航空企业后续航空器的持续引进工作提供参考。